بوزون ها و نقش بوزون ها در نیروهای بنیادی

مقدمه

بوزون (انگلیسی:Boson)، نامیده شده به اسم فیزیکدانِ هندی ساتیندرا نات بوزِ، لقب ذرات بنیادی با اسپین کامل است. به بقیه ذرات با اسپین نیمه، فرمیون گفته می‌شود.

از بوزون‌ها می‌توان، فوتون ها‌، مزون‌ها و فونون‌ها را نام‌برد و همچنین هستهً اتم‌هایی با جرم اتمی زوج، مانند هسته هیدرژن سنگین.

در قضیه اسپین-آمار، نشان داده می‌شود که در یک تابع موجی (بسیار ذره‌ای)، با تعویض جای دو بوزون همسان، تابع هیچ تغییری نمی‌کند البته بر‌خلاف سیستم‌های فرمیونی که در آن تابع موجی تغییر علامت پیدا می‌کند.

تفاوت بوزون ها و فرمیون ها

برعکس سیستم‌های فرمیونی، دو یا تعداد بیشتری از بوزون‌های همسان، می‌توانند یک حالت کوانتومی را هم‌زمان در فضای هیلبرت، اشغال کنند. حتی نیز ممکن است، یک حالت کوانتومی (اصولا در دماهای پایین)، توسط تعدادی ماکروسکوپی از بوزون‌ها اشغال شود که به این اثر، چگالش بوز-اینشتین می‌گویند. ابررسانایی (جفت‌های کوپر)، ابرمیعان (هلیوم) و حتی لیزر (فوتون‌ها) مثالهایی از این تغییر حالت (به عبارتی چگالش بوز-اینشتین) هستند.

نقش بوزون ها در نیرو های بنیادی

در ضمن هم، چهار نیروی پایه در فیزیک توسط رد و بدل شدن بوزون‌ها صورت می‌پذیرد: نیروی هسته‌ای قوی: توسط گلووًن نیروی هسته‌ای ضعیف: توسط W-بوزون و Z-بوزون الکترو مغناطیس: توسط فوتون گرانش: توسط گراویتیون . بوزون‌ها از طرف دیگر در اشغال حالت‌های کوانتومی، از آمار بوز-اینشتین اطاعت می‌کنند.